پردازنده یا CPU چیست ؟

پردازنده چیست یا بهتر است بپرسیم cpu چیست ؟

در این مطلب آموزشی به پاسخ سوال پردازنده چیست ( یا همان CPU چیست ) پرداخته و انواع CPU را مورد بررسی قرار می دهیم. از آنجا که پردازنده مهم ترین قطعه سخت افزاری یک کامپیوتر میباشد، داشتن دانش در زمینه آن، یکی از ملزومات مورد نیاز در حوضه کامپیوتر خواهد بود. کامپیوتر چیست ؟ ( ویکی پدیا )

واحد پردازشگر مرکزی یا CPU چیست ؟

CPU مخفف کلمات Central Processing Unit به معنای واحد پردازشگر مرکزی میباشد که بدان مغز کامپیوتر نیز گفته میشود. این واحد عملیات کامپیوتر را کنترل کرده و کار پردازش داده ها را انجام میدهد. پس داده های مربوط به هر برنامه، عکس، فیلم و… توسط این واحد پردازش شده و خروجی مناسب تولید میشود. CPU همواره با صفر و یک سر و کار دارد و عملا هر چیزی که برای پردازش به این واحد فرستاده میشود، از نگاه CPU صفر و یک بوده و هیچ فیلم یا عکسی برای مغز کامپیوتر معنا ندارد.

کاربرد پردازنده چیست ؟

پردازنده، داده های دستوری که همان صفر و یک ها هستند را از RAM سیستم دریافت کرده و کد گشایی میکند. پس از کد گشایی دستورات، پردازش های لازم را انجام داده و خروجی مناسب تولید میشود. این واحد پردازشی با سایر قطعات سخت افزاری سیستم در تعامل میباشد. از مجموع تعاملات سایر سخت افزار ها با پردازنده، اجرای عملیات های مختلف ممکن میشود. البته CPU تنها واحد پردازشی در رایانه نیست. به عنوان مثال پردازش کارهای گرافیکی بر عهده پردازنده گرافیکی سیستم میباشد.

اگر این واحد در سیستم وجود نداشت، عملا سیستم هیچ کاری را نمیتوانست انجام دهد و فاقد هر گونه هوشی بود. این نکته نیز حائز اهمیت است که وقتی میگوییم سیستم، منظور تنها کامپیوتر رومیزی شما نیست؛ بلکه این کلمه طیف وسیعی از سیستم های هوشمند نظیر گوشی های تلفن همراه، لب تاب ها، تبلت ها، ساعت های هوشمند و… را در بر میگیرد. پس در تمامی این سیستم ها، پردازنده وجود داشته و عملیات آن را کنترل میکند.

منظور از واحد های اصلی در CPU چیست؟

پردازنده شامل دو واحد بسیار مهم و اساسی با نام های CU و ALU میباشد. واحد CU که عقل پردازنده نیز نامیده میشود، واحد پردازش مرکزی پردازنده است. این واحد وظیفه مدیریت تمامی عملکرد های پردازنده را بر عهده داشته و فاقد توانایی در اجرای دستورات میباشد. با این حال واحد CU وظیفه سایر واحد ها و بخش ها را مشخص میکند. واحد ALU وظیفه اجرای تمامی دستورات محاسباتی و منطقی در پردازنده را بر عهده دارد.

فعالیت های اصلی پردازنده کدام اند ؟

پردازنده ها در طی زمان های طولانی از اوایل ساخته شدن تا به امروز تغییرات زیادی داشته و پیشرفت های چشم گیری کرده اند. اما همچنان سه فعالیت اصلی پردازنده ها به قوت باقیست. cpu سه فعالیت تحت عنوان واکشی ( Fetch )، کد گشایی ( Decode ) و اجرا ( Execute ) دارد که به آنها فعالیت های اصلی پردازنده گفته میشود. پردازنده برای هر دستورالعمل اجرایی، بایستی این سه مرحله را طی کرده تا بتواند آن دستور را اجرا کند.

1 – واکشی یا Fetch :

اولین مرحله واکشی میباشد. یعنی پردازنده دستورالعملی که نیاز به پردازش دارد را از RAM واکشی میکند. دقت کنید که همواره مجموعه ای از دستورالعمل ها وجود دارند و یک دستورالعمل به تنهایی کاری از پیش نخواهد برد. پس در هنگام واکشی یک دستورالعمل، دو ثبات ( حافظه هایی بسیار سریع تر از RAM ) همزمان با دریافت دستورالعمل، مقدار دهی میشوند. ثبات اول با نام PC آدرس دستوالعملی که از RAM آمده است را نگهداری کرده و ثبات دوم با نام IR خود دستورالعمل را نگهداری میکند.

از آنجایی که خود پردازنده حافظه ای ندارد که دستورالعمل را در آن نگهداری کند، از ثبات ها استفاده میکند. پس ثبات ها برای اجرای متوالی و درست دستورات مورد نیاز میباشند. نکته مهم این است که دستورالعمل موجود در ثبات IR خود شامل دو بخش است. بخش اول کد عملیاتی بوده که مشخص میکند پردازنده باید چه بلایی سر این دستور بیاورد؛ بخش دوم خود دستورالعمل میباشد که تمامی این بخش ها نیز به صورت صفر و یک خواهند بود.

2 – کد گشایی یا Decode :

در این مرحله پردازنده تصمیم میگیرد که قرار است چه عملیاتی را بر روی این دستورالعمل پیاده سازی کند. نکته اینجاست که نوع این عملیات اجرایی بر اساس بخش اول ثبات IR که حاوی کد عملیاتی است، خواهد بود. پس این کد عملیاتی در ثبات IR بی دلیل هم گذاشته نشده و همین کد عملیاتی برای پردازنده مشخص میکند که قرار است چه عملیاتی بر روی این دستور انجام شود. آیا باید در حافظه نوشته شود؟ یا از حافظه خوانده شود؟ یا…؟

3 – اجرا یا Execute :

در مرحله اجرا با توجه به کد گشایی انجام شده، دستور توسط پردازنده اجرا خواهد شد. پس از اجرا، مقدار ثبات PC افزایش پیدا میکند. مثلا اگر هنگام فراخوانی دستورالعمل قبلی، ثبات PC به عدد 50 رسیده بود، برای فراخوانی دستورالعمل بعدی، مقدار این ثبات 51 خواهد شد. این بدان دلیل است که آدرس درست دستورالعمل بعدی مشخص شود تا پردازنده دستورات را متوالی و صحیح اجرا کند.

4 کد عملیاتی اصلی در CPU چیست ؟

پیش از این گفتیم که پردازنده بر اساس کد عملیاتی به اجرای دستورات میپردازد. همینطور فهمیدیم که این کد عملیاتی در بخش ابتدایی ثبات IR قرار دارد. 4 دسته کلی برای این کد های عملیاتی وجود دارند که در ادامه به ذکر این 4 دسته اصلی میپردازیم و هر کدام از آنها را به اختصار توضیح خواهیم داد :

1. Processor-Memory : انتقال داده ها از پردازنده به حافظه یا از حافظه به پردازنده
2. Processor-I/O : انتقال داده ها به ماژول های ورودی خروجی ( اسکنر، صفحه کلید و… ) یا دریافت داده از آنها
3. Data-Processing : انجام عملیات حسابی یا منطقی
4. Control : تغییر ترتیب اجرای برنامه توسط پردازنده

این کد های عملیاتی توسط سیستم عامل به پردازنده الحاق میشوند. پس در کنترل روند اجرای نرم افزار ها، سیستم عامل نیز نقشی اساسی ایفا میکند.

سیستم عامل چیست؟ 7 وظیفه اصلی Operating System

تفاوت تک هسته ای یا چند هسته ای بودن CPU چیست ؟

پردازنده هایی که سالها پیش مورد استفاده قرار میگرفتند تنها یک هسته داشتند. وجود یک هسته در این پردازنده ها سبب محدود شدن پردازنده ها میشد. بدین معنی که هر پردازنده میتوانست فقط یک سری از دستورالعمل ها را به صورت متوالی اجرا کند. از آنجایی که تک هسته بودن پردازنده یک عیب محسوب میشد و کند بودن سیستم را به ارمغان می آورد، سازندگان پردازنده به فکر چاره افتادند. راه حل آنها تولید پردازنده های چند هسته ای بود.

به زبان ساده تر وقتی میگوییم یک پردازنده دو هسته ای است، یعنی دو پردازنده بر روی یک تراشه قرار گرفته اند. با افزایش هسته ها، پردازنده ها قادر به انجام پردازش های چند گانه به صورت همزمان شدند. تولید پردازنده های 2 هسته ای راه را برای 4 هسته و سپس 8 هسته نیز گشود. این روز ها به کمک ویژگی Hyper Threading پردازنده ها میتوانند به گونه ای عمل کنند که گویا 16 هسته دارند.

ویژگی Hyper Threading در cpu چیست و چه کاربردی دارد ؟

تکنولوژی Hyper Threading یک نوع تکنولوژی مجازی سازی در سری پردازنده های اینتل است. در این تکنولوژی هر هسته واقعی و فیزیکی را به دو هسته مجازی تبدیل می کنند. به عنوان مثال پردازنده ای که دارای دو هسته فیزیکی است با استفاده از این تکنولوژی شامل چهار هسته مجازی خواهد شد. خوب این روش سبب افزایش قدرت پردازنده شده و پردازنده را قادر به اجرای هم زمان تعداد بیشتری از برنامه ها خواهد کرد.

تفاوت 64 بیتی یا 32 بیتی بودن cpu چیست ؟

بهتر است بدانید که پردازنده ها صفر و یک ها را به صورت مداوم و پشت سر هم دریافت نمیکنند؛ بلکه داده ها را در قالب بسته های کوچکی که Word نامیده میشوند میگیرند. پردازنده ها بر اساس تعداد بیت هایی که در یک Word دریافت میکنند به دو نوع 32 بیتی و 64 بیتی تقسیم میشوند. در نوع 32 بیتی هر کلمه یا word حاوی 32 بیت اطلاعات خواهد بود و در نوع 64 بیتی حاوی 64 بیت اطلاعات.

2 به توان 32 برابر با 4 میلیون بایت معادل همان 4 گیگابایت است؛ پس در نوع 32 بیتی، سیستم فقط تا 4 گیگابایت RAM را پشتیبانی میکند. اما در پردازنده های 64 بیتی به علت بالا رفتن تعداد بیت های ورودی به پردازنده، میزان RAM قابل پشتیبانی سیستم بسیار بالا میرود. همچنین در سیستم های 64 بیتی، سرعت پردازش اطلاعات نیز بیشتر از سیستم های 32 بیتی میباشد.

سوکت CPU چیست ؟

همانطور که میدانید پردازنده ها بر روی برد اصلی یا همان مادربرد نصب میشوند. برای جای گیری درست پردازنده بر روی مادربرد از سوکت پردازنده استفاده شده است. هر پردازنده ای ممکن است جهت نصب و فعال سازی نیازمند سوکت خاصی از میان انواع سوکت ها باشد. پس هنگام خرید پردازنده برای سیستم خود، حتما دقت کنید که سوکت پردازنده ای که بر روی مادربرد شما قرار گرفته، قابلیت نصب این نوع پردازنده را داشته باشد.

فرکانس پردازنده چیست ؟

فرکانس پردازنده نشان دهنده سرعت پردازنده میباشد. هر چقدر فرکانس کاری یک پردازنده بیشتر باشد، تعداد صفر و یک هایی که پردازنده در لحظه میتواند پردازش کند زیادتر خواهد بود؛ در نتیجه سرعت آن پردازنده بیشتر است. به عنوان مثال پردازنده ای که فرکانس کاری آن 3.7 گیگاهرتز میباشد یعنی در هر ثانیه قادر به پردازش 3 میلیارد و 700 میلیون صفر و یک خواهد بود. با کلیک راست در نوار وظیفه ویندوز و کلیک بر روی گزینه Task Manager، از قسمت Performance میتوانید سرعت پردازنده سیستم خود را مشاهده کنید.

حافظه کش cpu چیست ؟

پردازنده ها هنگامی که پردازشی تکراری را به صورت مکرر انجام میدهند، آن اطلاعات تکراری را کش میکنند. با این کار سرعت یافتن داده ها در پردازش های بعدی بسیار بالاتر میرود. بدین صورت که پردازنده وقتی به اطلاعاتی نیاز پیدا میکند، پیش از درخواست واکشی اطلاعات از حافظه سیستم، ابتدا کش های خود را مورد بررسی قرار میدهد. چنانچه اطلاعات مورد نظر در یکی از کش ها موجود بود، دیگر نیازی به فراخوانی اطلاعات از RAM سیستم نیست.

کش ها دارای سطوح طبقه بندی هستند. عبارات L1 و L2 و L3 بیانگر کش سطح 1 تا 3 میباشند. کش L1 نزدیک ترین حافظه کش به پردازنده است که قاعدتا اولین کش مورد بررسی توسط پردازنده برای یافتن اطلاعات خواهد بود. کش L2 در رتبه بعدی قرار میگیرد و واسط میان کش 1 و 3 میباشد. کش L3 نزدیک ترین کش به RAM خواهد بود که ظرفیت بیشتری نسبت به سایر کش ها داشته و به همین نسبت، سرعت کمتری دارد.

بافر یا Buffer چیست ؟

بافر حافظه ای برای از بین بردن تفاوت سرعت میان دو سخت افزار میباشد که در سخت افزار با سرعت پایین تر تعبیه میشود. فرض کنید اطلاعات از RAM به هارد سیستم فرستاده میشوند. هارد سیستم به علت اینکه سرعت بسیار کمتری نسبت به RAM دارد، ممکن است به درستی نتواند اطلاعات را دریافت و ذخیره سازی کند؛ حتی ممکن است برخی از اطلاعات دریافتی به علت عدم ذخیره سازی در موعد مقرر، از بین بروند. در اینجا بخشی کوچک و پرسرعت از حافظه را تحت عنوان Buffer برای هارد در نظر میگیرند تا داده های دریافتی ابتدا در این بخش جمع آوری شده و به تدریج در هارد ذخیره سازی شوند.

تفاوت کش و بافر در چیست ؟

کش داده هایی که زیاد مورد استفاده قرار میگیرند را ذخیره سازی میکند تا پردازنده در مراجعات بعدی، بسیار سریع تر بدان داده ها دسترسی پیدا کند. اما بافر ها برای معتدل سازی سرعت میان دو سخت افزار با سرعت بالا و پایین تر مورد استفاده قرار میگیرند. کاری که بافر ها میکنند ذخیره سازی تمام اطلاعات ورودی میباشد. اما کش ها تنها اطلاعات پر کاربر و ضروری را در خود ذخیره سازی میکنند.

انتخاب پردازنده مناسب ( اینتل یا AMD ) :

اکنون با پاسخ به سوال CPU چیست، با CPU آشنا شده ایم. خوب با توجه به حوضه کاری شما و انتظاری که از پردازنده خود دارید، پردازنده مناسب شما نیز متفاوت خواهد بود. اما به طور کلی دو برند INTEL و AMD برند های تولید کننده پردازنده هستند. از دیر باز این دو برند در حال رقابت با یکدیگر بوده اند. از نظر پراکندگی، بیشتر پردازنده های مورد استفاده در سیستم ها، از نوع اینتل میباشند.

این دو برند در نمونه های پرچم دار و رده بالای خود، بسیار کاربرد مشابه داشته و به اندازه یکدیگر قدرتمند هستند. اما در نمونه های رده پایین تر و ارزان تر، پردازنده های اینتل عملکرد بهتری دارند. پس عملا برای من و شمایی که قدرت خرید بالایی نداریم، پردازنده های اینتل میتوانند مناسب تر باشند. پردازنده های قدرتمند اینتل در حال حاضر دارای رتبه بندی 3 تا 9 هستند. بدین شکل : Core i3, Core i5, Core i7, Core i9 . خوب همانطور که انتظار میرود هرچه این عدد بالاتر باشد، پردازنده شما قدرتمند تر خواهد بود. اما نکته قابل توجه اینجاست که باید به نسل پردازنده نیز دقت کنید.

اهمیت نسل cpu چیست ؟

پردازنده ای که از نسل جدیدتری میباشد، دارای سرعت و قدرت بیشتری است. برای فهمیدن نسل یک پردازنده اینتل، بایستی به عدد مقابل نام آن پردازنده توجه کرد. به عنوان مثال عدد 8700 که عدد ابتدایی آن 8 میباشد، نشان دهنده نسل 8 بودن پردازنده است. پردازنده intel core i7 4300 که نسل 4 است، نسبت به پردازنده intel core i5 10100 که نسل 10 است، عملکرد ضعیف تری دارد. پس در انتخاب پردازنده نباید صرفا به عدد آن توجه کرد و بایستی نسل آن پردازنده هم مورد توجه قرار گیرد.

تفاوت پردازنده ها در سیستم های مختلف :

پردازنده هایی که در سیستم های رومیزی یا همان کیس ها مورد استفاده قرار میگیرند، قدرتمند تر از نمونه های مشابه در لب تاب ها هستند. در لب تاب ها به دلیل استفاده پردازنده از باتری لب تاب، پردازنده ها به شکل کم مصرف تولید میشوند. خوب مشخص است که وقتی حجم و توان مصرفی پردازنده پایین می آید، قدرت و سرعت آن نیز تحلیل میرود. پس با این حساب پردازنده های گوشی های هوشمند بسیار کم مصرف و کم حجم هستند؛ در نتیجه نسبت به پردازنده های سیستم های رومیزی، بسیار ضعیف تر خواهند بود.

تفاوت معماری های مختلف موبایل در زمینه cpu چیست ؟

پردازنده های مورد استفاده در تلفن های هوشمند، یا بر پایه معماری ARM و یا بر پایه معماری x86 هستند. معماری ARM عملکرد پردازنده را بسیار بهینه تر و کم مصرف تر کرده و از دستورات ساده تری برای حل مسائل استفاده میکند. ازین رو در تلفن های هوشمند، ARM بسیار بیشتر از نوع x86 به کار گرفته میشود. اما نوع x86 در کامپیوتر های رو میزی بسیار کاربرد داشته و از دستورات پیچیده تری استفاده میکند. با اینکه مدل x86 قدرت و سرعت پردازش بالاتری دارد، اما به دلیل حجم زیاد و قیمت بالا، کم تر دیده میشود که در تلفن های هوشمند مورد استفاده قرار بگیرد.

چگونگی فهمیدن نوع معماری پردازنده در تلفن همراه :

کافیست یک برنامه رایگان را از این لینک (+) دانلود کرده و بر روی گوشی خود نصب کنید. برنامه را اجرا کرده، به زبانه system رفته و از قسمت معماری پردازنده که در عکس زیر نیز مشخص شده است، نوع معماری گوشی موبایل خود را جویا شوید. برخی نرم افزار ها فقط بر روی نوع خاصی از معماری پردازنده قابل اجرا هستند. به عنوان مثال نرم افزاری که برای معماری ARM طراحی شده است، در معماری x86 اجرا نخواهد شد. 

چکیده مقاله CPU چیست :

در مقاله cpu چیست به بررسی مفهوم پردازنده، کاربرد های اساسی پردازنده، اهمیت وجود پردازنده در سیستم و… پرداختیم. فهمیدیم که پردازنده مغز سیستم بوده و انجام هر گونه عملیاتی در سیستم متکی به وجود پردازنده خواهد بود. همینطور با حافظه های کش آشنا شدیم و فهمیدیم که کش ها در پروسه دسترسی زود هنگام پردازنده به داده ها بسیار موثر هستند. در ادامه به بررسی تفاوت میان کش و بافر پرداخته و راجب تفاوت میان برند های مختلف پردازنده ها نیز بحث کردیم. با مطالعه مقاله cpu چیست، خواهید فهمید که پردازنده چیست و چرا در سیستم بر همه چیز رهبری میکند.

نکته پایانی :

پردازنده مرکزی، پردازنده گرافیکی، RAM و سایر سخت افزار های اصلی بر روی مادربرد سیستم نصب میشوند. در نتیجه پیش از انتخاب پردازنده، اطمینان حاصل کنید که پردازنده انتخابی شما توسط مادربرد سیستم پشتیبانی شود. شاید بتوان گفت که بعد از پردازنده، مهمترین قطعه سخت افزاری سیستم، مادربرد است. چرا که شما برای ارتقاء سیستم خود، نیازمند پشتیبانی مادربرد از سخت افزار های جدید خواهید بود.

خوب امیدوارم که حال دلتون خوب باشه.

به امید روزای بهتر…